基于m文件系統(tǒng)函數(shù)的數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)交互方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于M文件系統(tǒng)函數(shù)的數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)交互方法。
【背景技術(shù)】
[0002]MATLAB對(duì)數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集的方式主要包括DAQ工具箱方式、編寫函數(shù)M文件方式、SIMULINK的S函數(shù)方式。
[0003]DAQ(DataAcquisit1nToolbox)工具箱提供能夠直接與數(shù)據(jù)采集硬件交互的模塊庫，利用這些庫可以簡單地獲取模擬量或數(shù)字量數(shù)據(jù)。該方式的不足是不通用化，即一些采集卡不能用該方法實(shí)現(xiàn)Matlab對(duì)數(shù)據(jù)的采集。通過編寫函數(shù)M文件的方式可以很簡單實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量或數(shù)字量數(shù)據(jù)的獲取。該方式的不足是采集的數(shù)據(jù)只能在CommandWindow中顯示，不便于對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行后續(xù)處理；并且采集信號(hào)的速度較慢，不滿足實(shí)時(shí)性要求。
[0004]SIMULINK方式是一種采用MATLAB代碼，即M文件，編寫具有模型接口的系統(tǒng)函數(shù)的方法。系統(tǒng)函數(shù)是采用非圖形化方式(即計(jì)算機(jī)語言，區(qū)別于SIMULINK的系統(tǒng)模塊)描述的一個(gè)功能自定義模塊。因?yàn)镾MULINK具有適應(yīng)面廣，結(jié)構(gòu)和流程清晰，模型內(nèi)碼更容易向其他硬件移植等優(yōu)點(diǎn)，所以研宄采用SMULINK方式編寫適用于數(shù)據(jù)采集卡的系統(tǒng)函數(shù)是亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的部分?jǐn)?shù)據(jù)采集卡不支持SIMULINK方式采集信號(hào)的問題，而提出一種基于M文件系統(tǒng)函數(shù)的數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)交互方法。
[0006]一種基于M文件系統(tǒng)函數(shù)的數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)采集方法，所述仿真控制方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0007]步驟一、主函數(shù)調(diào)用模塊本身初始化子函數(shù)，進(jìn)入系統(tǒng)函數(shù)初始化階段；并增加驗(yàn)證匹配子函數(shù)，驗(yàn)證采集卡硬件參數(shù)與軟件描述是否匹配；
[0008]步驟二、主函數(shù)調(diào)用計(jì)算輸出子函數(shù)，進(jìn)行外部實(shí)際環(huán)境中數(shù)據(jù)的持續(xù)、實(shí)時(shí)采集，并調(diào)用采集卡底層驗(yàn)證匹配子函數(shù)判斷出步驟一采集的數(shù)據(jù)中正確的數(shù)據(jù)，輸出至Simulink環(huán)境，進(jìn)行信號(hào)采集循環(huán)階段；
[0009]步驟三、主函數(shù)調(diào)用仿真結(jié)束子函數(shù)，進(jìn)入仿真結(jié)束階段。
[0010]一種基于M文件系統(tǒng)函數(shù)的數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)輸出方法，所述仿真控制方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0011]步驟一、主函數(shù)調(diào)用模塊本身初始化子函數(shù)，進(jìn)入系統(tǒng)函數(shù)初始化階段；并增加驗(yàn)證匹配子函數(shù)，驗(yàn)證采集卡硬件參數(shù)與軟件描述是否匹配；
[0012]步驟二、主函數(shù)調(diào)用計(jì)算輸出子函數(shù)，進(jìn)行Simulink環(huán)境里用以仿真的虛擬信號(hào)的持續(xù)、實(shí)時(shí)采集，并調(diào)用采集卡底層驗(yàn)證匹配子函數(shù)判斷出步驟一采集的數(shù)據(jù)中正確的數(shù)據(jù)，進(jìn)行信號(hào)輸出循環(huán)階段；
[0013]步驟三、主函數(shù)調(diào)用仿真結(jié)束子函數(shù)，進(jìn)入仿真結(jié)束階段。
[0014]本發(fā)明的有益效果為:
[0015]本發(fā)明是應(yīng)用SMULINK為用戶提供的User-DefinedFunct1ns庫的M文件系統(tǒng)函數(shù)，采用MATLAB語言增加直接與數(shù)據(jù)采集卡硬件相連驅(qū)動(dòng)函數(shù)，以實(shí)現(xiàn)能將實(shí)際信號(hào)采集到能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成SMULINK環(huán)境中的方法。基于SMULINK具有適用面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰、靈活及內(nèi)碼更容易向其它硬件移植等優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明利用簡單的MATLAB語言增加的通用的系統(tǒng)函數(shù)，能夠100%實(shí)現(xiàn)對(duì)所有信號(hào)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)直接與硬件或第三方軟件連接，進(jìn)而應(yīng)用或被應(yīng)用于復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理、控制、仿真及設(shè)計(jì)中。
[0016]另外，運(yùn)用此方法能實(shí)現(xiàn)將SMULINK環(huán)境中的信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡輸出的功能。在仿真的過程中，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)際信號(hào)與SMULINK環(huán)境之間的相互通信功能?；赟MULINK具有適用面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰、靈活及內(nèi)碼更容易向其它硬件移植等優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明利用簡單的MATLAB語言增加的通用的系統(tǒng)函數(shù)，能夠100%實(shí)現(xiàn)對(duì)所有信號(hào)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輸出，實(shí)現(xiàn)直接與硬件或第三方軟件連接，進(jìn)而后續(xù)的應(yīng)用或被應(yīng)用于復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理、控制、仿真及設(shè)計(jì)中。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明涉及的系統(tǒng)主函數(shù)仿真流程圖；
[0018]圖2為本發(fā)明涉及的采集信號(hào)的M文件系統(tǒng)函數(shù)總體流程圖；
[0019]圖3為本發(fā)明涉及的輸出信號(hào)的M文件系統(tǒng)函數(shù)總體流程圖；
[0020]圖4為本發(fā)明涉及的系統(tǒng)函數(shù)是否直通的解釋示意圖；
[0021]圖5為本發(fā)明涉及的軟件描述與采集卡硬件參數(shù)之間關(guān)系示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]【具體實(shí)施方式】一:
[0023]本實(shí)施方式的基于M文件系統(tǒng)函數(shù)的數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)采集方法，當(dāng)利用數(shù)據(jù)采集卡硬件獲取模擬量或數(shù)字量數(shù)據(jù)時(shí)，所述仿真控制方法通過以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0024]步驟一、主函數(shù)調(diào)用模塊本身初始化子函數(shù)(Flag = O)，進(jìn)入系統(tǒng)函數(shù)初始化階段；并增加驗(yàn)證匹配子函數(shù)，驗(yàn)證采集卡硬件參數(shù)與軟件描述是否匹配；
[0025]步驟二、主函數(shù)調(diào)用計(jì)算輸出子函數(shù)(Flag = 3)，進(jìn)行外部實(shí)際環(huán)境中數(shù)據(jù)的持續(xù)、實(shí)時(shí)采集，并調(diào)用采集卡底層驗(yàn)證匹配子函數(shù)判斷出步驟一采集的數(shù)據(jù)中正確的數(shù)據(jù)，輸出至Simulink環(huán)境，進(jìn)行信號(hào)采集循環(huán)階段；
[0026]步驟三、主函數(shù)調(diào)用仿真結(jié)束子函數(shù)(Flag = 9)，進(jìn)入仿真結(jié)束階段。
[0027]【具體實(shí)施方式】二:
[0028]與【具體實(shí)施方式】一不同的是，本實(shí)施方式的基于M文件系統(tǒng)函數(shù)的數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)采集方法，步驟一所述系統(tǒng)函數(shù)初始化階段的過程為，
[0029]步驟--、主函數(shù)調(diào)用模塊本身初始化子函數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)函數(shù)參數(shù)初始化，確定系統(tǒng)函數(shù)的初始條件:系統(tǒng)函數(shù)類型為連續(xù)型或離散型或二者混合型中的一種，系統(tǒng)函數(shù)輸入輸出個(gè)數(shù)，以及系統(tǒng)函數(shù)是否直通；
[0030]直通是指:系統(tǒng)函數(shù)有輸入U(xiǎn)，且系統(tǒng)函數(shù)的輸出是輸入的函數(shù)。比如，輸出是sys，輸入是 u，貝丨J sys = f (u)。
[0031]由圖4知，數(shù)據(jù)采集過程沒有輸入U(xiǎn)，故數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)函數(shù)不直通；數(shù)據(jù)輸出過程含輸入U(xiǎn)，且其輸出是輸入的函數(shù)，所以數(shù)據(jù)輸出的系統(tǒng)函數(shù)是直通的；
[0032]步驟一二、主函數(shù)調(diào)用模塊本身初始化子函數(shù)進(jìn)行采集卡初始化，設(shè)置采集信號(hào)的必要參數(shù):申請(qǐng)內(nèi)存空間、成員函數(shù)的申明以及宏定義，為采集信號(hào)的過程做準(zhǔn)備；
[0033]步驟一三、采用調(diào)用采集卡底層驗(yàn)證匹配子函數(shù)的方式，驗(yàn)證采集卡硬件參數(shù)與軟件描述是否匹配；若是，則進(jìn)行步驟二的循環(huán)階段，若否，則提示錯(cuò)誤并返回步驟一一。為了區(qū)別不同板卡，每一塊采集卡都有其唯一的一個(gè)ID。“軟件描述”通過調(diào)用采集卡底層驗(yàn)證采集卡信息的驅(qū)動(dòng)子函數(shù)以確定是否與硬件信息是否匹配。如圖5所示，“軟件描述”與“采集卡硬件參數(shù)”之間關(guān)系可以理解為“輸入登入密碼”與“之前設(shè)置登入密碼”之間關(guān)系?！安杉ㄓ布?shù)”好比“之前設(shè)置登入密碼”，登入時(shí)，要輸入登入密碼，只有密碼對(duì)，才能登入系統(tǒng)，“軟件描述”可以理解為“輸入登入密碼”。
[0034]【具體實(shí)施方式】三:
[0035]與【具體實(shí)施方式】一或二不同的是，本實(shí)施方式的基于M文件系統(tǒng)函數(shù)的數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)采集方法，步驟二所述信號(hào)采集循環(huán)階段的過程為，
[0036]步驟二一、主函數(shù)調(diào)用計(jì)算輸出子函數(shù)(Flag = 3)，進(jìn)行信號(hào)的持續(xù)、實(shí)時(shí)采集，并采用調(diào)用采集卡底層驗(yàn)證匹配子函數(shù)的方式，判斷采集的數(shù)據(jù)是否正確；若否，則去除讀取的信號(hào)，若是，則將讀取的信號(hào)用于下一步驟；
[0037]步驟二二、將步驟二一確認(rèn)為正確的讀取的信號(hào)，輸出至Simulink環(huán)境下；
[0038]步驟二三、主函數(shù)調(diào)用狀態(tài)更新子函數(shù)(Flag = 2)，實(shí)時(shí)更新采集信號(hào)，更新系統(tǒng)主函數(shù)的離散狀態(tài)量。
[0039]【具體實(shí)施方式】四:
[0040]與【具體實(shí)施方式】三不同的是，本實(shí)施方式的基于M文件系統(tǒng)函數(shù)的數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)采集方法，步驟三所述仿真結(jié)束階段的過程為，
[0041]步驟三一、判斷是否到達(dá)仿真停止時(shí)間；若否，則返回至步驟二一繼續(xù)進(jìn)行采集的數(shù)據(jù)是否正確的判斷；若是，則進(jìn)入步驟三二 ；